Physik

1. Mechanik

• Kinematik: Bewegungsgleichungen, geradlinige Bewegung, beschleunigte Bewegung, Kreisbewegung.
• Dynamik: Newtonsche Gesetze, Kräfte, Arbeit, Energie und Leistung, Impulserhaltung, Drehmoment, Gleichgewichtsbedingungen.
• Statik und Hydrostatik: Kräftegleichgewicht, Schwerpunkt, Auftrieb, Druck in Flüssigkeiten und Gasen.

2. Thermodynamik

• Wärmelehre: Temperatur, Wärmemenge, spezifische Wärmekapazität, Wärmeübertragung (Konduktion, Konvektion, Strahlung).
• Zustandsänderungen und Zustandsgleichungen: Ideale und reale Gase, Phasenübergänge.
• Hauptsätze der Thermodynamik: Energieerhaltung, Entropie, Kreisprozesse und Wirkungsgrad.

3. Elektrizität und Magnetismus

• Elektrostatik: Elektrische Ladung, elektrisches Feld, Potential, Kapazität.
• Elektrischer Stromkreis: Ohmsches Gesetz, Reihen- und Parallelschaltung, Kirchhoffsche Regeln, elektrische Arbeit und Leistung.
• Magnetismus: Magnetfelder, Lorentzkraft, Induktion, Wechselstrom und Transformator.

4. Schwingungen und Wellen

• Schwingungen: Harmonische Schwingungen, Pendel, Resonanz.
• Wellen: Wellengleichung, Interferenz, Beugung, stehende Wellen, Schallwellen, Dopplereffekt.

5. Optik

• Geometrische Optik: Reflexion und Brechung, Linsen und optische Geräte, das menschliche Auge.
• Wellenoptik: Welleneigenschaften des Lichts, Interferenz, Beugung, Polarisation.

6. Atom- und Kernphysik

• Atommodelle: Von Dalton über Thomson und Rutherford zu Bohr und dem Wellenmodell.
• Radioaktivität: Alpha-, Beta-, Gammastrahlung, Halbwertszeit, Kernspaltung und -fusion.
• Quantenphysik: Photoeffekt, Heisenbergsche Unschärferelation, Quantenmechanik, Teilchen-Welle-Dualismus.

7. Relativitätstheorie

• Spezielle Relativitätstheorie: Zeitdilatation, Längenkontraktion, Relativität der Gleichzeitigkeit, E=mc².
• Allgemeine Relativitätstheorie: Gravitation als Krümmung der Raumzeit, Schwarze Löcher, Gravitationslinsen.

8. Moderne Physik und Technologien

• Festkörperphysik: Halbleiter, Supraleitung.
• Nanotechnologie: Nanomaterialien, Anwendungen in Medizin und Technik.
• Astrophysik: Aufbau des Universums, Sterne und Galaxien, Kosmologie.

9. Experimentelles Arbeiten

• Messungen und Fehleranalyse: Genauigkeit, Präzision, Fehlerfortpflanzung.
• Laborübungen: Durchführung von Experimenten, Auswertung und Interpretation von Messdaten.

10. Anwendung und Interdisziplinarität

• Physik im Alltag: Energieversorgung, Verkehr, moderne Kommunikationstechnologien.
• Interdisziplinäre Projekte: Verbindung von Physik mit Umweltwissenschaften, Medizin, Ingenieurwesen